BRPI0713873A2

BRPI0713873A2 - electronic module configured for air circulation through it and system including the same

Info

Publication number: BRPI0713873A2
Application number: BRPI0713873-3A
Authority: BR
Inventors: Kunkle Jonathan
Original assignee: Siemens Energy & Automation, Inc
Priority date: 2006-06-30
Filing date: 2007-07-02
Publication date: 2012-12-18
Also published as: CA2656316A1; MX2009000038A; EP2036417B1; CN101491169B; US20080304235A1; DE602007011759D1; ATE494766T1; US7554804B2; BRPI0713873B1; WO2008005486A3; CA2656316C; BRPI0713873A8; WO2008005486A2; EP2036417A2; JP2009543347A; CN101491169A; JP5135340B2

Abstract

MóDULO ELETRÈNICO CONFIGURADO PARA CIRCULAçãO DE AR ATRAVéS DO MESMO E SISTEMA INCLUINDO O MESMO. A presente invenção refere-se a um módulo eletrónico. O módulo eletrónico inclui um chassi, uma pluralidade de capacitores, uma pluralidade de barramentos e um dissipador de calor. O chassi inclui uma primeira extremidade e uma segunda extremidade. A primeira extremidade é oposta à segunda extremidade. Os capacitores são posicionados dentro do chassi, e pelo menos um dos capacitores está próximo da primeira extremidade. Os barramentos são posicionados dentro do chassi próximos à segunda extremidade. O dissipador de calor está posicionado entre os capacitores e os barramentos. Os capacitores, o dissipador de calor e os barramentos são de tal maneira posicionados que quando um fluxo de ar ingressa no chassi pela primeira extremidade, uma parte do fluxo de ar sucessivamente entra em contato com os capacitores, o dissipador de calor, e os barramentos antes de egressar pela segunda extremidade.CONFIGURED ELECTRONIC MODULE FOR AIR CIRCULATION THROUGH THE SAME AND SYSTEM INCLUDING THE SAME. The present invention relates to an electronic module. The electronic module includes a chassis, a plurality of capacitors, a plurality of busbars and a heat sink. The chassis includes a first end and a second end. The first end is opposite the second end. The capacitors are positioned inside the chassis, and at least one of the capacitors is near the first end. The busbars are positioned inside the chassis close to the second end. The heatsink is positioned between the capacitors and the busbars. The capacitors, the heat sink and the busbars are so positioned that when an airflow enters the chassis from the first end, part of the airflow successively comes into contact with the capacitors, the heat sink, and the buses before exiting the second end.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÓDULO ELETRÔNICO CONFIGURADO PARA CIRCULAÇÃO DE AR ATRAVÉS DO MESMO E SISTEMA INCLUINDO O MESMO".Report of the Invention Patent for "ELECTRONIC MODULE CONFIGURED FOR AIR CIRCULATION THROUGH IT AND SYSTEM INCLUDING IT".

Referência Cruzada a Pedidos Correlatos O presente pedido reivindica o benefício de prioridade do pedidoOrder Related Cross Reference This order claims the order priority benefit

de patente provisório US Nq 60/818.064, depositado em 30 de junho de 2006.U.S. Patent No. 60 / 818,064, filed June 30, 2006.

AntecedentesBackground

A presente invenção refere-se, geralmente e em várias modali- dades, a um módulo eletrônico configurado para circulação de ar através do mesmo.The present invention relates generally and in various embodiments to an electronic module configured for air circulation therethrough.

Módulos eletrônicos se apresentam em uma variedade de for- mas, dimensões e configurações, e são utilizados em uma ampla gama de aplicações. Por exemplo, em algumas aplicações, os módulos eletrônicos formam partes de uma fonte de alimentação de energia elétrica, recebem uma energia de entrada de CA trifásica, e emitem uma tensão de CA mono- fásica.Os módulos eletrônicos incluem componentes internos que geram uma quantidade mensurável de calor, e o dito calor pode afetar o desempe- nho dos respectivos componentes e o módulo eletrônico propriamente dito. Embora o ar circulante de passagem pelas partes exteriores dosElectronic modules come in a variety of shapes, sizes and configurations, and are used in a wide range of applications. For example, in some applications, electronic modules form part of an electrical power supply, receive three-phase AC input power, and emit single-phase AC voltage. Electronic modules include internal components that generate a quantity heat, and such heat may affect the performance of the respective components and the electronics module itself. Although circulating air passing through the outer parts of the

módulos eletrônicos tenda a dissipar parte do calor gerado pelos componen- tes internos, a dita circulação de ar isoladamente tipicamente deixa de baixar a temperatura satisfatoriamente em muitos dos componentes internos que geram o calor. SumárioElectronic modules tend to dissipate part of the heat generated by the internal components, said air circulation alone typically fails to lower the temperature satisfactorily in many of the heat generating internal components. summary

Sob um aspecto genérico, o presente pedido apresenta um mó- dulo eletrônico. De acordo com várias modalidades, o módulo eletrônico in- clui um chassi, uma pluralidade de capacitores, uma pluralidade de barra- mentos , e um dissipador de calor. O chassi inclui uma primeira extremidade e uma segunda extremidade. A segunda extremidade é oposta à primeira extremidade. Os capacitores são posicionados no interior do chassi, e pelo menos um dos capacitores está próximo da primeira extremidade. Os bar- ramentos são posicionadas no interior do chassi, próximas da segunda ex- tremidade. O dissipador de calor está posicionado entre os capacitores e os barramentos. Os capacitores, o dissipador de calor e os barramentos são de tal maneira dispostos que quando uma corrente de ar ingressa no chassi pela primeira extremidade, uma parte da corrente de ar entra sucessivamen- te em contato com os capacitores, o dissipador de calor, e os barramentos antes de egressar pela segunda extremidade.Generally speaking, the present application has an electronic module. According to various embodiments, the electronic module includes a chassis, a plurality of capacitors, a plurality of buses, and a heatsink. The chassis includes a first end and a second end. The second end is opposite the first end. The capacitors are positioned inside the chassis, and at least one of the capacitors is near the first end. The busbars are positioned inside the chassis, close to the second end. The heat sink is positioned between the capacitors and the buses. The capacitors, the heat sink and the busbars are so arranged that when an air stream enters the chassis from the first end, a part of the air stream successively contacts the capacitors, the heat sink, and the buses before leaving the second end.

Sob outro aspecto geral, o presente pedido apresenta um siste- ma. De acordo com várias modalidades, o sistema inclui um ventilador e um módulo eletrônico. O módulo eletrônico inclui um chassi, uma pluralidade de capacitores, uma pluralidade de barramentos , e um dissipador de calor. O chassi inclui uma primeira extremidade e uma segunda extremidade. A se- gunda extremidade é oposta à primeira extremidade. Os capacitores são posicionados dentro do chassi, e pelo menos um dos capacitores está pró- ximo à primeira extremidade. Os barramentos são posicionados dentro do chassi próximos às segundas extremidades. O dissipador de calor está posi- cionado entre os capacitores e os barramentos. Os capacitores, o dissipador de calor e os barramentos são de tal posicionadas que quando o ventilador gera uma corrente de ar, uma parte da corrente de ar entra sucessivamente em contato com os capacitores, o dissipador de calor, e os barramentos. Descrição dos DesenhosIn another general aspect, the present application sets forth a system. According to various embodiments, the system includes a fan and an electronic module. The electronics module includes a chassis, a plurality of capacitors, a plurality of buses, and a heatsink. The chassis includes a first end and a second end. The second end is opposite the first end. The capacitors are positioned inside the chassis, and at least one of the capacitors is near the first end. The rails are positioned inside the chassis near the second ends. The heat sink is positioned between the capacitors and the busbars. The capacitors, the heat sink and the busbars are so positioned that when the ventilator generates an air stream, a portion of the air stream successively contacts the capacitors, the heat sink, and the busbars. Description of Drawings

Várias modalidades da invenção são descritas aqui a título de exemplo em conjunção com as seguintes figuras.Various embodiments of the invention are described herein by way of example in conjunction with the following figures.

A figura 1 ilustra várias modalidades de um módulo eletrônico; a figura 2 ilustra várias modalidades de um módulo eletrônico daFigure 1 illustrates various embodiments of an electronic module; Figure 2 illustrates various modalities of an electronic module of the

figura 1;figure 1;

figura 1; efigure 1; and

a figura 3 ilustra várias modalidades do módulo eletrônico da a figura 4 ilustra várias modalidades do módulo eletrônico daFigure 3 illustrates various modes of the electronic module Figure 4 illustrates various modes of the electronic module

a figura 5 ilustra várias modalidades de um sistema que inclui o módulo eletrônico da figura 1. Descrição DetalhadaFigure 5 illustrates various embodiments of a system including the electronic module of Figure 1. Detailed Description

Deve ser entendido que pelo menos algumas das figuras e des- crições da invenção foram simplificadas para focalizar sobre elementos que são relevantes para uma clara compreensão da invenção, enquanto elimi- nando, para maior clareza, outros elementos que aqueles versados na técni- ca apreciarão e também pode compreender uma parte da invenção. Todavi- a, devido aos ditos elementos serem bem conhecidos da técnica, e devido a não facilitarem indispensavelmente uma melhor compreensão da invenção, uma descrição dos elementos em questão deixa de ser aqui fornecida. As figuras 1 e 2 ilustram várias modalidades de um módulo ele-It should be understood that at least some of the figures and descriptions of the invention have been simplified to focus on elements that are relevant to a clear understanding of the invention, while eliminating for clarity other elements than those skilled in the art will appreciate. and may also comprise a part of the invention. However, because said elements are well known in the art, and because they do not necessarily facilitate a better understanding of the invention, a description of the elements in question is no longer provided herein. Figures 1 and 2 illustrate various embodiments of an elec-

trônico 10. O módulo eletrônico 10 pode ser implementado como qualquer tipo de módulo tal como, por exemplo, uma pilha galvânica, uma fonte ali- mentadora de energia, um inversor, uma célula motriz, etc. De acordo com várias modalidades, o módulo eletrônico 10 é implementado como uma célu- Ia motriz que recebe energia de entrada de CA, trifásica e emite uma tensão de CA monofásica. Uma tal célula motriz deste tipo é descrita na patente US n2 5 625 545 (Hammond), e incluei um retificador de CA em CC, um circuito nivelador, um conversor de saída de CC em CA, e um circuito de controle.10. Electronic module 10 can be implemented as any type of module such as a galvanic cell, a power supply, an inverter, a driving cell, etc. According to various embodiments, the electronic module 10 is implemented as a driving cell that receives three-phase AC input power and emits a single-phase AC voltage. Such a driving cell is described in US Patent No. 5,625,545 (Hammond), and has included an AC to DC rectifier, a leveling circuit, a DC to AC output converter, and a control circuit.

O módulo eletrônico 10 inclui um chassi 12 tendo uma primeira extremidade 14 e uma segunda extremidade 16 que é oposta à primeira ex- tremidade 14. A primeira extremidade 14 pode ser considerada a "frente" do módulo eletrônico 10. A segunda extremidade 16 é oposta à primeira extre- midade 14 e pode ser considerada como a "traseira" do módulo eletrônico 10. De acordo com várias modalidades, o chassi 12 pode ser constituído de várias partes interligadas (por exemplo, um topo, um fundo, e quatro lados) e uma ou mais partes do chassi 12 podem ser amovíveis. O chassi 12 define uma parte do módulo eletrônico 10, e encerra vários componentes (por e- xemplo qualquer um ou todos os seguintes; capacitores, painéis de circuito impresso, dissipadores de calor, dispositivos comutadores, resistores, etc.) do módulo eletrônico 10. O chassi 12 pode ser fabricado de qualquer materi- al apropriado. Por exemplo, de acordo com várias modalidades, o chassi 12 é fabricado de um material condutivo tal como, aço galvanizado. Para estas modalidades, o material condutivo do chassi 12 pode servir para prestar um trajeto de baixa impedância para falhas formadoras de arco dentro do chassi 12 para minimizar danos potenciais desse modo causados. O chassi 12 po- de ser de uma espessura suficiente para prevenir que quaisquer detritos re- sultantes de uma pane de um componente interno do módulo eletrônico 10 egressem do espaço encerrado pelo chassi 12, desse modo prevenindo qualquer dano colateral a outros componentes na vizinhança do módulo ele- trônico 10. Além disso, o chassi 12 pode servir para proteger os componen- tes internos contra danos durante a expedição e manuseio, e pode ser confi- gurado de uma maneira tal que o módulo eletrônico 10 pode ser assentado sobre qualquer um de seus lados sem causar qualquer dano aos componen- tes do módulo eletrônico 10. Outrossim, conforme descrito em mais detalhe doravante, o chassi também pode definir um pleno de ar utilizado para assis- tir na refrigeração de ar forçada de todos os componentes dentro do chassi 12.Electronic module 10 includes a chassis 12 having a first end 14 and a second end 16 which is opposite the first end 14. The first end 14 may be considered the "front" of electronic module 10. The second end 16 is opposite to the first end 14 and may be considered as the "rear" of the electronics module 10. According to various embodiments, the chassis 12 may consist of several interconnected parts (e.g., a top, a bottom, and four sides) and one or more parts of chassis 12 may be removable. Chassis 12 defines a portion of electronics module 10, and encloses various components (for example any or all of the following; capacitors, printed circuit boards, heat sinks, switch devices, resistors, etc.) of electronics module 10 Chassis 12 may be manufactured from any suitable material. For example, according to various embodiments, chassis 12 is made of a conductive material such as galvanized steel. For these embodiments, the conductive material of chassis 12 may serve to provide a low impedance path for arcing faults within chassis 12 to minimize potential damage thereby caused. Chassis 12 may be of sufficient thickness to prevent any debris resulting from a failure of an internal component of electronics module 10 from escaping from the space enclosed by chassis 12, thereby preventing any collateral damage to other components in the vicinity of the chassis. electronic module 10. In addition, chassis 12 can be used to protect internal components from damage during shipping and handling, and can be configured in such a way that electronic module 10 can be seated on any one. without causing any damage to the components of electronics module 10. Also, as described in more detail hereinafter, the chassis can also define a full air used to assist in forced air cooling of all components inside the chassis. chassis 12.

O chassi 12 também inclui um primeiro lado 18, um segundo la- do 20, um terceiro lado 22 (ver a figura 3) e um quarto lado 24. O primeiro lado 18 pode ser considerado como o lado "direito" do chassi 12. O segundo lado 20 é oposto ao primeiro lado 18, e pode ser considerado o lado "es- querdo" do chassi 12. O terceiro lado 22 pode ser considerado o "topo" do chassi 12. Para maior clareza, o módulo eletrônico 10 é mostrado tendo o terceiro lado 22 removido na figura 1 e figura 2. O quarto lado 24 é oposto ao terceiro lado 22, e pode ser considerado como o "fundo" do chassi 12. Como mostrado na figura 1, a primeira extremidades 14 define uma abertura 26 próxima ao quarto lado 24, e também define uma ou mais aberturas 28 pró- ximas à abertura 26. Coletivamente, a primeira e a segunda extremidade 14, 16, e os primeiro, segundo, terceiro e quarto lados 18, 20, 22, 24 do chassi 12 encerram substancialmente o inteiro módulo eletrônico 10.The chassis 12 also includes a first side 18, a second side 20, a third side 22 (see Figure 3) and a fourth side 24. The first side 18 may be considered as the "right" side of chassis 12. The second side 20 is opposite to the first side 18, and can be considered the "left" side of chassis 12. The third side 22 can be considered the "top" of chassis 12. For clarity, electronics module 10 is shown having the third side 22 removed in figure 1 and figure 2. The fourth side 24 is opposite to the third side 22, and can be considered as the "bottom" of chassis 12. As shown in figure 1, the first ends 14 define a opening 26 near the fourth side 24, and also defines one or more openings 28 near opening 26. Collectively, the first and second ends 14, 16, and the first, second, third and fourth sides 18, 20, 22 24 of chassis 12 substantially terminate the entire electronics module 10.

Como mostrado na figura 2, o módulo eletrônico 10 inclui uma pluralidade de barramentos 30 posicionados dentro do chassi 12 próximo à segunda extremidade 16, uma pluralidade de elétricos de tomada de pino 32, posicionados próximo à segunda extremidade 16, e uma pluralidade de resistores 34 posicionados próximo à segunda extremidade 16. Os resistores 34 são eletricamente conectados com capacitores do módulo eletrônico 10, e funcionam para drenar corrente dos capacitores quando a corrente para o módulo eletrônico 10 é interrompida ou desligada.As shown in Figure 2, the electronic module 10 includes a plurality of buses 30 positioned within the chassis 12 near the second end 16, a plurality of pin-socket trams 32 positioned near the second end 16, and a plurality of resistors 34 positioned near the second end 16. The resistors 34 are electrically connected with capacitors of electronics module 10, and function to drain current from capacitors when current to electronics module 10 is interrupted or switched off.

Os barramentos 30 podem ser fabricados de qualquer materialBusbars 30 can be made of any material.

condutivo apropriado, e são coletivamente configurados para dirigir energia para, e do modulo eletrônico 10. Para a presente modalidade, pelo menos dois dos barramentos 30 são configurados como barramentos de entrada e pelo menos dois dos barramentos 30 são configurados como barramentos de saída. O numero, a dimensão e a forma dos barramentos 30 podem vari- ar por aplicação. Em geral, as respectivos barramentos 30 são dimensiona- dos para acomodar requisitos associados a uma aplicação específica.appropriate conductive, and are collectively configured to direct power to and from electronic module 10. For the present embodiment, at least two of the buses 30 are configured as input buses and at least two of the buses 30 are configured as output buses. The number, size and shape of buses 30 may vary by application. In general, the respective buses 30 are sized to accommodate requirements associated with a specific application.

De acordo com várias modalidades, cada conector de tomada de pinos 32 inclui um material condutivo e um alojamento que circunda o mate- rial condutivo. O material condutivo pode ser fabricado para qualquer condu- tor apropriado, tal como cobre por exemplo. O alojamento pode ser fabricado de qualquer material isolante apropriado tal como, por exemplo, um plástico. O alojamento define uma abertura configurada para receber uma parte de um sistema de barramento quando o módulo eletrônico 10 é conectado co- mo um sistema de barramento. A abertura circunda o material condutivo, e o material condutivo define uma abertura menor configurada para receber a parte do sistema de barramento quando o módulo 10 é conectado ao siste- ma de barramento. Assim, o alojamento e o material condutivo coletivamente definem uma abertura que é dimensionada para receber a parte do sistema de barramento quando o módulo eletrônico 10 é conectado com o sistema de barramento.According to various embodiments, each pin plug connector 32 includes a conductive material and a housing surrounding the conductive material. The conductive material may be manufactured for any suitable conductor, such as copper for example. The housing may be made of any suitable insulating material such as, for example, a plastic. The housing defines an opening configured to receive a portion of a busbar system when the electronics module 10 is connected as a busbar system. The opening surrounds the conductive material, and the conductive material defines a smaller opening configured to receive the part of the busbar system when module 10 is connected to the busbar system. Thus, the housing and conductive material collectively define an opening that is sized to receive the part of the busbar system when the electronics module 10 is connected with the busbar system.

Como mostrado na figura 2, os conectores de tomada de pino 32 são conectados a correspondentes barramentos 30. Um conector de tomada de pinos dado 32 pode ser conectado a um correspondente barramento 30 de qualquer maneira apropriada. Por exemplo, de acordo com várias moda- lidades, o conector de tomada de pinos 32 é mecanicamente conectado à barramento 30 através de elementos de fixação (por exemplo, parafusos ou porcas e cavilhas roscadas) de uma maneira que coloca o material condutivo em contato direto ao barramento 30. Assim, o barramento 30 também pode atuar como um dissipador de calor para o conector de tomada de pinos 32 conectado com a mesma. O conector de tomada de pinos 32 é configurado de tal maneira que pode ser conectado ao barramento 30 de uma maneira que permite algum movimento do conector de tomada de pinos 32.As shown in Figure 2, the pin plug connectors 32 are connected to corresponding bus bars 30. A given pin plug connector 32 may be connected to a corresponding bus 30 in any appropriate manner. For example, according to various embodiments, the pin plug connector 32 is mechanically connected to the bus 30 via fasteners (e.g. bolts or nuts and bolts) in a manner that brings conductive material into contact. Directly to bus 30. Thus, bus 30 can also act as a heatsink for pin connector 32 connected to it. Pin connector 32 is configured such that it can be connected to bus 30 in a manner that allows some movement of pin connector 32.

De acordo com outras modalidades, os conectores de tomada de pino podem ser configurados de uma maneira diferente. Por exemplo, de acordo com várias modalidades, um conector de tomada de pinos dado pode incluir uma parte macho e uma parte fêmea separada que coletivamente funcionam para conectar o módulo eletrônico 10 ao barramento de sistema. Para algumas modalidades a parte macho é conectada a correspondente barramento e a parte fêmea é conectada ao sistema de barramento. Em ou- tras modalidades, a parte macho é conectada ao sistema de barramento e a parte fêmea é conectada a correspondente barramento. Em geral, para uma dada aplicação, a configuração específica de conectores de tomada de pinos é selecionada para acomodar requisitos associados a uma aplicação especí- fica.In other embodiments, the pin plug connectors may be configured differently. For example, according to various embodiments, a given pin plug connector may include a male part and a separate female part which collectively function to connect the electronics module 10 to the system bus. For some embodiments the male part is connected to the corresponding busbar and the female part is connected to the busbar system. In other embodiments, the male part is connected to the busbar system and the female part is connected to the corresponding busbar. In general, for a given application, the specific configuration of pin plug connectors is selected to accommodate requirements associated with a specific application.

A figura 3 ilustra uma seção transversal do módulo eletrônico 10 de acordo com várias modalidades. Como mostrado na figura 3, o módulo eletrônico 10 também inclui uma pluralidade de capacitores 36, um dissipa- dor de calor 38, um primeiro dispositivo de comutação 40, um segundo dis- positivo de comutação 42, uma ou mais bandejas de capacitores 44, um pai- nel de controle 46, e um defletor 48. Conforme explanado em mais detalhe mais abaixo, os respectivos componentes do módulo eletrônico 10 são posi- cionados de uma maneira que define vários trajetos para o ar circulando a- través do chassi 12. Para maior clareza, os trajetos são mostrados em um formato de uma única linha na figura 3, e incluem um primeiro trajeto 50, um segundo trajeto 52, e um terceiro trajeto 54. Os capacitores 36 são posicionados dentro do chassi 12, e peloFigure 3 illustrates a cross section of the electronics module 10 according to various embodiments. As shown in Figure 3, the electronic module 10 also includes a plurality of capacitors 36, a heat sink 38, a first switching device 40, a second switching device 42, one or more capacitor trays 44, a control panel 46, and a deflector 48. As explained in more detail below, the respective components of the electronics module 10 are positioned in a manner that defines various paths for air circulating through the chassis 12. For clarity, the paths are shown in a single line format in Figure 3, and include a first path 50, a second path 52, and a third path 54. Capacitors 36 are positioned within chassis 12, and by

menos um dos capacitores 36 está próximo da primeira extremidade 14 do chassi 12. De acordo com várias modalidades, os capacitores 36 são capaci- tores eletrolíticos. O dissipador de calor 38 é posicionado entre os capacito- res 36 e os barramentos 30. O dissipador de calor 38 pode ser fabricado de qualquer material termicamente condutivo apropriado. Por exemplo, de a- cordo com várias modalidades, o dissipador de calor 38 é fabricado de um alumínio de peso leve e incorpora uma aleta oca de construção mecanica- mente forjada. O primeiro dispositivo de comutação 40 é posicionado entre o dissipador de calor 38 e o terceiro lado 2 do chassi 12. A segundo dispositivo de comutação 42 é posiocionado entre o dissipador de calor 38 e o terceiro lado 22 do chassi 12assim como entre o primeiro dispositivo de comutação 40 e a segunda extremidade 16 do chassi 12. De acordo com várias modali- dades, os primeiro e segundo dispositivos de comutação 40, 42 são imple- mentados como módulos de transistor bipolares porta isolado e são configu- rados para operar em paralelo como um só dispositivo.at least one of the capacitors 36 is near the first end 14 of chassis 12. According to various embodiments, capacitors 36 are electrolytic capacitors. Heat sink 38 is positioned between capacitors 36 and buses 30. Heat sink 38 may be made of any suitable thermally conductive material. For example, according to various embodiments, the heat sink 38 is made of lightweight aluminum and incorporates a hollow fin of mechanically forged construction. The first switching device 40 is positioned between the heat sink 38 and the third side 2 of chassis 12. The second switching device 42 is positioned between the heat sink 38 and the third side 22 of chassis 12 as well as between the first device 40 and the second end 16 of chassis 12. According to various embodiments, the first and second switching devices 40, 42 are implemented as insulated gate bipolar transistor modules and are configured to operate in parallel. as one device.

Cada bandeja de capacitor 44 é posicionada dentro do chassi 12 entre os capacitores 36 e o quarto lado 24 do chassi 12, e pode ser fabrica- da de qualquer material apropriado (por exemplo de plástico). A bandeja de capacitor 44 funciona para auxiliar a suportar os capacitores 36 em uma po- sição afastada do quarto lado 24 do chassi 12. De acordo com várias moda- lidades, uma bandeja de capacitor dada 44 define uma ou mais aberturas 56 (ver a figura 4) alinhadas com correspondentes capacitores 36, na qual cada abertura 56 é dimensionada menor que uma circunferência do correspon- dente capacitor 36.Each capacitor tray 44 is positioned within chassis 12 between capacitors 36 and the fourth side 24 of chassis 12, and may be made of any suitable material (eg plastic). Capacitor tray 44 functions to assist in supporting capacitors 36 in a position away from the fourth side 24 of chassis 12. According to various embodiments, a given capacitor tray 44 defines one or more openings 56 (see Figure 4) aligned with corresponding capacitors 36, wherein each aperture 56 is sized smaller than a circumference of corresponding capacitor 36.

O painel de controle 46 é posicionado entre a bandeja de capaci- tor 44 e o quarto lado 24 do chassi 12, inclui um número de componentes, e é configurado para monitorar e/ou controlar a operação do módulo eletrônico 10. Por exemplo, de acordo com várias modalidades, o painel de controle 46 é configurado para controlar a operação de primeiro e segundo dispositivos de comutação 40, 42, controlar as comunicações por fibras ópticas do módu- lo eletrônico 10, etc. Como mostrado na figura 4, de acordo com várias mo- dalidades, a parte do quarto lado 24 do chassi 12 com a qual o painel de controle 46 está conectado pode ser articuladamente ligada ao chassi 12 para permitir fácil acesso ao painel de controle 46. Retornando à figura 3, o defletor 48 está posicionado entre os capacitores 36 e a segunda extremidade 16 do chassi 12, assim como entre o dissipador de calor 34 e o quarto lado 24 do chassi 12. O defletor 48 é con- figurado para redirecionar uma parte do ar se aproximando do defletor 48 no sentido do dissipador de calor 38. Embora o defletor 48 seja mostrado na figura 3 como tendo um rebordo distinto, a funcionalidade do defletor 48 po- de ser realizada com outras configurações. Como mostrado na figura 3, o defletor 48 define uma abertura 58 atravessante. A abertura 58 permite o ar fluindo no sentido do defletor 48 a passar através da abertura 58 no sentido dos resistores 34. De acordo com várias modalidades, a abertura 58 é ali- nhada com os resistores 34.Control panel 46 is positioned between capacitor tray 44 and fourth side 24 of chassis 12, includes a number of components, and is configured to monitor and / or control the operation of electronics module 10. For example, According to various embodiments, the control panel 46 is configured to control operation of first and second switching devices 40, 42, control fiber optic communications of electronic module 10, etc. As shown in Figure 4, according to various embodiments, the fourth side portion 24 of chassis 12 to which control panel 46 is connected can be pivotally connected to chassis 12 to allow easy access to control panel 46. Returning to Figure 3, the deflector 48 is positioned between capacitors 36 and the second end 16 of chassis 12, as well as between heat sink 34 and fourth side 24 of chassis 12. Deflector 48 is configured to redirect a part of the air approaching the baffle 48 towards the heatsink 38. Although the baffle 48 is shown in Figure 3 as having a distinct edge, the functionality of the baffle 48 may be realized with other configurations. As shown in figure 3, the deflector 48 defines a through opening 58. Aperture 58 allows air flowing towards deflector 48 to pass through aperture 58 towards resistors 34. In various embodiments, aperture 58 is aligned with resistors 34.

a figura 5 ilustra várias modalidades de um sistema 60. O siste- ma 60 pode ser utilizado em uma variedade de aplicações. Por exemplo, o sistema 60 pode ser utilizado como uma fonte de alimentação de energia. O sistema 60 inclui o módulo eletrônico 10 da figura 1. De acordo com várias modalidades, o sistema 60 pode incluir qualquer número de módulos eletrô- nicos 10. Por exemplo, de acordo com várias modalidades, o sistema 60 po- de incluir desde um até vinte e quatro módulos eletrônicos 10. Para maior clareza somente três módulos eletrônicos 10 são mostrados na figura 5. O sistema 60 também inclui um ventilador 62. O ventilador 62Figure 5 illustrates various embodiments of a system 60. System 60 can be used in a variety of applications. For example, system 60 may be used as a power supply. System 60 includes the electronic module 10 of Figure 1. According to various embodiments, system 60 may include any number of electronic modules 10. For example, according to various embodiments, system 60 may include from a up to twenty-four electronics modules 10. For clarity only three electronics modules 10 are shown in figure 5. System 60 also includes a fan 62. Fan 62

pode ser qualquer tipo de ventilador próprio para circulação de ar. Por e- xemplo, de acordo com várias modalidades, o ventilador 62 é um ventilador centrífugo inclinado para trás. Adicionalmente, o ventilador 62 pode ser dis- posto em qualquer configuração apropriada com respeito aos módulos ele- trônicos 10. Por exemplo, o ventilador 62 pode ser previsto em uma configu- ração através de sucção (draw-thru) como mostrado na figura 5. De acordo com outras modalidades o ventilador 62 pode ser disposto em uma configu- ração diferente (por exemplo, através de sopro (blow-thru)). O sistema 60 pode incluir qualquer número de ventiladores 62. Por exemplo, de acordo com várias modalidades, o sistema 60 inclui dois ventiladores 62. Para tais modalidades, um dos dois ventiladores 62 pode ser utilizado como um venti- lado redundante. Em operação, o ventilador 62 seve para gerar um fluxo de ar 64 através dos respectivos módulos eletrônicos 10 do sistema 60. Uma primeira parte do fluxo de ar ingressa no chassi 12 por uma ou mais aberturas 28 de- finidas pela primeira extremidade 14 e procede ao longo do primeiro trajeto 50. À medida que a primeira parte do fluxo de ar avança ao longo do primei- ro trajeto 50 no sentido da segunda extremidade 16, o fluxo de ar circula em torno e entra em contato com os capacitores 36, desse modo servindo para resfriar os capacitores 36. Após passar o volume próximo aos capacitores 36, a primeira parte do fluxo de ar entra em contato com o dissipador de ca- Ior 38 enquanto circulando em torno e entre as suas aletas, desse modo ser- vindo para dissipar calor do dissipador de calor 38. Concorrentemente, a primeira parte do fluxo de ar também sucessivamente entra em contato com o primeiro dispositivo de comutação 40 e o segundo dispositivo de comuta- ção 42, dessa maneira servindo para resfriar os dispositivos de comutação 40, 42. Após passar o volume ocupado pelo dissipador de calor 38 e os pri- meiro e segundo dispositivos de comutação 40, 42, a primeira parte do fluxo de ar circula em torno e entra em contato com os barramentos 30 e os co- nectores de tomada de tomada de pinos 32 antes de egressar pela segunda extremidade 16 do chassi 12, desse modo servindo para resfriar os barra- mentos 30 e os conectores de tomada de tomada de pinos 32.It can be any type of fan suitable for air circulation. For example, according to various embodiments, the fan 62 is a backward inclined centrifugal fan. Additionally, fan 62 may be arranged in any suitable configuration with respect to electronic modules 10. For example, fan 62 may be provided in a draw-thru configuration as shown in Figure 5. According to other embodiments, the fan 62 may be arranged in a different configuration (e.g. by blow-thru). System 60 may include any number of fans 62. For example, according to various embodiments, system 60 includes two fans 62. For such embodiments, one of the two fans 62 may be used as a redundant fan. In operation, the fan 62 serves to generate an air flow 64 through the respective electronics modules 10 of the system 60. A first part of the air flow enters the chassis 12 through one or more openings 28 defined by the first end 14 and proceeds along the first path 50. As the first part of the air flow moves along the first path 50 towards the second end 16, the air flow circulates around and contacts the capacitors 36 therethrough. mode serving to cool capacitors 36. After passing the volume near capacitors 36, the first part of the airflow contacts heat sink 38 while circulating around and between its fins, thereby serving. to dissipate heat from the heat sink 38. Concurrently, the first part of the air flow also successively contacts the first switching device 40 and the second switching device 42, thereby after cooling the volume occupied by the heatsink 38 and the first and second switching devices 40, 42, the first part of the air flow circulates around and contacts busbars 30 and pin plug connectors 32 before egressing through the second end 16 of chassis 12, thereby serving to cool buses 30 and pin plug connectors 32.

Concorrente com o fluxo da primeira parte do fluxo de ar através do chassi 12, uma segunda parte do fluxo de ar ingressa no chassi 12 na abertura 26 definida pela primeira extremidade 14 e procede ao longo do segundo trajeto 52. À medida que a segunda parte do fluxo de ar avança ao longo do segundo trajeto 52 no sentido da segunda extremidade 16, o fluxo de ar circula em torno e entra em contato com a bandeja de capacitores 44, e também entra em contato com partes dos capacitores 36 através das aber- turas 56 definidas pela bandeja de capacitores 44, desse modo servindo pa- ra resfriar os capacitores 36 e a bandeja de capacitores 44. Concorrente- mente, a segunda parte do fluxo de ar também circula em torno e entra em contato com o painel de controle 46, desse modo servindo para refrigerar o painel de controle 46. Após passar o volume ocupado pela bandeja de capacitores 44 e o painel de controle 46, a segunda parte do fluxo de ar aborda o defletor 48. Uma parte da segunda parte do fluxo de ar passa através da abertura 58 definida pelo defletor 48, a seguir circula ao redor e entra em contato com os resistores 34, desse modo servindo para resfriar os resistores 34. Após pas- sar pelo volume ocupado pelos resistores 34, a parte da segunda parte do fluxo de ar pode também circular em torno e entrar em contato com os bar- ramentos 30 e os conectores de energia 32 antes de egressar na segunda extremidade 16 do chassi 12, desse modo servindo para resfriar os barra- mentos 30 e os conectores de energia 32.Concurrent with the flow of the first part of the air flow through the chassis 12, a second part of the air flow enters the chassis 12 in the opening 26 defined by the first end 14 and proceeds along the second path 52. As the second part air flow advances along the second path 52 towards the second end 16, the air flow circulates around and contacts the capacitor tray 44, and also contacts parts of capacitors 36 through the openings. 56 defined by capacitor tray 44, thereby serving to cool capacitors 36 and capacitor tray 44. Concurrently, the second part of the airflow also circulates around and contacts the control panel. 46, thereby serving to cool the control panel 46. After passing the volume occupied by the capacitor tray 44 and the control panel 46, the second part of the airflow addresses the deflector 48. A part of the second The air flow passes through the opening 58 defined by the baffle 48, then circulates around and contacts the resistors 34, thereby serving to cool the resistors 34. After passing through the volume occupied by the resistors 34, the part of the second part of the air flow may also circulate around and contact the buses 30 and the power connectors 32 before exiting at the second end 16 of the chassis 12, thereby serving to cool the buses 30 and the power connectors 32.

Quando a parte remanescente da segunda parte do fluxo de ar se aproxima e entra em contato com o defletor 48, a parte remanescente é defletida ao longo do terceiro trajeto 54 no sentido do dissipador de calor 38 e do segundo dispositivo de comutação 42. A parte remanescente da se- gunda parte do fluxo de ar entra em contato com o dissipador de calor 38 enquanto circulando em torno e entre as suas aletas, desse modo servindo para dissipar calor do dissipador de calor 38. A parte remanescente da se- gunda parte do fluxo de ar também entra em contato com o segundo disposi- tivo de comutação 42, desse modo servindo para adicionalmente resfriar o dispositivo de comutação 42. O resfriamento adicional do segundo dispositi- vo de comutação 42 pela parte remanescente da segunda parte do fluxo de ar serve para manter ambos os dispositivos de comutação 40, 42 aproxima- damente à mesma temperatura. A parte remanescente da segunda parte do fluxo de ar efetivamente funde-se com a primeira parte do fluxo de ar (isto é, os primeiro e terceiro trajetos 50, 54 entram em combinação) e circulam ao redor e entram em contato com os barramentos 30 e os conectores de ener- gia 32 antes de egressarem na segunda extremidade do chassi 12.As the remaining part of the second air flow part approaches and contacts the deflector 48, the remaining part is deflected along the third path 54 towards the heatsink 38 and the second switching device 42. The remaining part of the second part of the airflow contacts the heat sink 38 while circulating around and between its fins, thereby serving to dissipate heat from the heat sink 38. The remaining part of the second part of the The air flow also contacts the second switching device 42, thereby additionally cooling the switching device 42. Additional cooling of the second switching device 42 by the remaining part of the second air flow portion serves to maintain both switching devices 40, 42 at approximately the same temperature. The remaining part of the second part of the air flow actually merges with the first part of the air flow (ie the first and third paths 50, 54 come in combination) and circulates around and comes in contact with the busbars. and the power connectors 32 before they leak into the second end of chassis 12.

Os fluxos de ar acima mencionados e a configuração do módulo eletrônico 10 também funcionam para reprimir quaisquer panes que ocorram dentro do chassi 12. Em geral, capacitores são conhecidos por superaque- cer e falhar na ausência de um volume suficiente de fluxo de ar. Algumas das ditas falhas resultam na explosão do capacitor. Como o chassi 12 é fa- bricado de uma espessura suficiente de um material apropriadamente resis- tente (por exemplo, aço galvanizado) e encerra substancialmente o módulo eletrônico 10 inteiro, quaisquer uns dos resíduos resultantes de uma explo- são deste tipo que entra em contato com o chassi 12 não apresentam possi- bilidade de passar através do chassi 12 (por exemplo, através de um dos lados do chassi). De maneira similar, quaisquer resíduos resultantes da pane de outros componentes dentro do chassi 12 sobre o módulo eletrônico 10 (por exemplo painel de controle, dispositivos de comutação, resistores, etc.) que entram em contato com o chassi 12 também não apresentam risco de passar através do chassi 12. Assim, quando uma pane ocorre em um módu- lo eletrônico dado 10, a construção do chassi 12 funciona para reduzir a chance de a pane danificar quaisquer módulos eletrônicos adjacentes 10.The aforementioned airflows and electronics module configuration 10 also work to suppress any breakdowns that occur within chassis 12. In general, capacitors are known to overheat and fail in the absence of sufficient airflow. Some of said faults result in capacitor explosion. As chassis 12 is made of sufficient thickness of a suitably resis- tant material (eg galvanized steel) and substantially encloses the entire electronics module 10, any of the residue resulting from such an explosion would contact with chassis 12 cannot pass through chassis 12 (for example, through one side of the chassis). Similarly, any residues resulting from the failure of other components within chassis 12 on electronics module 10 (eg control panel, switching devices, resistors, etc.) that come in contact with chassis 12 also present no risk of pass through chassis 12. Thus, when a failure occurs in a given electronics module 10, the construction of chassis 12 works to reduce the chance of the damage to any adjacent electronics modules 10.

Com os capacitores 36 posicionados onde eles são os primeiros componentes a entrar em contato com a primeira parte do fluxo de ar, os capacitores 36 são expostos ao ar mais frio da primeira parte do fluxo de ar, desse modo reduzindo a chance de superaquecimento. Também, pelo ter uma parte de cada capacitor exposta à segunda parte do fluxo de ar através das aberturas 56 na bandeja de capacitor 44, as ditas partes de capacitor também são expostas ao ar mais frio da segunda parte do fluxo de ar, desse modo reduzindo a chance de superaquecimento nas respectivas partes mais sujeitas a se tornarem demasiadamente aquecidas. Na eventualidade de um dos capacitores 36 efetivamente explodir, o volume relativamente alto de fluxo de ar conduzirá os resíduos de capacitor no sentido do dissipador de calor 38, onde uma parte significativa dos ditos resíduos será bloqueada e impedida de propagação adicional. Quaisquer resíduos que não sejam blo- queados pelo dissipador de calor 38 serão relativamente pequenos e frios, e podem não obstante ser bloqueados de egressarem do chassi 12 pela se- gunda extremidade 16 do chassi 12.With capacitors 36 positioned where they are the first components to contact the first part of the air flow, capacitors 36 are exposed to the cooler air of the first part of the air flow, thereby reducing the chance of overheating. Also, by having a part of each capacitor exposed to the second part of the air flow through the openings 56 in the capacitor tray 44, said capacitor parts are also exposed to the cooler air of the second part of the air flow, thereby reducing the chance of overheating in the parts most likely to become overheated. In the event of one of the capacitors 36 actually exploding, the relatively high volume of air flow will drive capacitor debris towards heat sink 38, where a significant portion of said debris will be blocked and prevented from further propagation. Any debris that is not blocked by heatsink 38 will be relatively small and cold, and may nevertheless be blocked from egressing from chassis 12 by the second end 16 of chassis 12.

Por também posicionar o painel de controle 46 para receber o ar mais frio do fluxo de ar, o potencial para pane do painel de controle 46 é sig- nificativamente reduzido. Na eventualidade de um dos componentes de pai- nel de controle 46 efetivamente explodir, o volume de fluxo de ar relativa- mente alto conduzirá os resíduos de capacitor no sentido do dissipador de calor 38 através do defletor 48, onde uma parte significativa dos ditos resí- duos será bloqueada contra progressão adicional. Quaisquer resíduos que não sejam bloqueados pelo dissipador de calor 38 podem não obstante ser bloqueados de egressarem do chassi 12 pela segunda extremidade 16 do chassi 12.By also positioning the control panel 46 to receive cooler airflow, the potential for control panel 46 to crash is significantly reduced. In the event of one of the control panel components 46 effectively exploding, the relatively high air flow volume will drive capacitor debris towards the heatsink 38 through the deflector 48, where a significant portion of said debris - duos will be blocked against further progression. Any debris that is not blocked by heat sink 38 may nevertheless be blocked from egressing from chassis 12 by the second end 16 of chassis 12.

Como os primeiro e segundo dispositivos de comutação 40, 42 podem ser operados em paralelo como um único dispositivo, é vantajoso manter os dois dispositivos de comutação 40, 42 aproximadamente à mes- ma temperatura. Com o primeiro dispositivo de comutação 40 posicionado antes do segundo dispositivo de comutação 42 ao longo do primeiro trajeto de fluxo de ar 50, o calor transferido do primeiro dispositivo de comutação 40 para a primeira parte de fluxo de ar resulta no segundo dispositivo de comu- tação 42 ser exposto a algum mais quente proveniente da primeira parte de fluxo de ar do que é o primeiro dispositivo de comutação 40. Para promover resfriamento similar dos primeiro e segundo dispositivos de comutação 40, 42, o defletor 48 é posicionado de tal maneira que o segundo dispositivo de comutação 42 é também exposto ao fluxo de ar proveniente do terceiro traje- to de fluxo de ar 54.As the first and second switching devices 40, 42 may be operated in parallel as a single device, it is advantageous to keep the two switching devices 40, 42 at approximately the same temperature. With the first switching device 40 positioned before the second switching device 42 along the first air flow path 50, the heat transferred from the first switching device 40 to the first air flow part results in the second switching device. be exposed to some warmer from the first air flow portion than is the first switching device 40. To provide similar cooling of the first and second switching devices 40, 42, the deflector 48 is positioned such that the second switching device 42 is also exposed to air flow from the third air flow path 54.

Como o ar no interior do chassi 12 pode se tornar ionizado, oAs air inside chassis 12 can become ionized, the

fluxo de ar através do chassi 12 reduz a probabilidade da dita ionização o- correr, dessa forma reduzindo o tempo de, e o dano associado resultante de, um arco elétrico no interior do chassi 12.Airflow through chassis 12 reduces the likelihood of said ionization occurring, thereby reducing the time to, and associated damage from, an electrical arc inside chassis 12.

Embora várias modalidades da invenção tenham sido aqui des- critas a título de exemplo, aqueles versados na técnica apreciarão que várias modificações, alterações e adaptações às modalidades descritas podem ser realizadas sem se afastar do espírito e escopo da invenção definida pelas reivindicações apensas.While various embodiments of the invention have been described herein by way of example, those skilled in the art will appreciate that various modifications, changes, and adaptations to the embodiments described may be made without departing from the spirit and scope of the invention defined by the appended claims.

Claims

An electronic module comprising: a chassis having a first end and a second end opposite the first end; a plurality of capacitors positioned within the chassis, wherein at least one of the capacitors is near the first end; a plurality of buses positioned within the chassis near the second end; and a heatsink positioned between the capacitors and the busbars, in which the capacitors, the heatsink and the busbars are so positioned that when an airflow enters the chassis from the first end, a portion of the air successively contacts the capacitors, the heatsink, and the busbars before it exits from the second end.

An electronic module according to claim 1, further comprising a pin connector connected to one of the busbars, wherein the pin connector is positioned such that the air flow part also contacts with the power outlet connector before exiting at the second end.

Electronic module according to claim 1, further comprising a first switching device positioned between the heatsink and chassis, wherein the first switching device is positioned such that the flow part The air cleaner also contacts the first switching device before it contacts the buses.

An electronic module according to claim 3, further comprising a second switching device positioned between the first switching device and the second end, wherein by virtue of the fact that the second switching device is positioned in such a way. that the airflow portion also contacts the second switching device before it contacts the buses.

Electronic module according to claim 4, wherein the second switching device is positioned such that the air flow portion successively contacts the first switching device and the second switching device before contacting it. with the buses.

An electronic module according to claim 1, further comprising a capacitor tray positioned between the capacitors and the chassis in which the capacitor tray is positioned such that when airflow enters the chassis at the first end, a second portion of the airflow contacts the capacitor tray before exiting from the second end.

Electronic module according to claim 6, wherein the capacitor tray defines an opening that is aligned with the at least one capacitor.

An electronic module according to claim 7, wherein the opening is positioned such that the second part of the air flow also contacts the at least one capacitor before egressing from the second end.

An electronic module according to claim 6, further comprising a control panel positioned between the capacitor tray and the chassis, wherein the control panel is positioned such that the second part of the airflow also contacts the control panel before exiting from the second end.

Electronic module according to claim 9, further comprising a ramp positioned between the capacitors and the second end, wherein the ramp is positioned such that the second part of the air flow also contacts the ramp. after contacting the control panel and capacitor tray.

Electronic module according to claim 6, further comprising a ramp positioned between the capacitors and the second end, wherein the ramp is so positioned that the second part of the sequential air flow contacts the bank. - leave capacitors and the ramp before exiting from the second end.

An electronic module according to claim 11, wherein the ramp is configured to deflect a portion of the second airflow portion towards the heatsink.

An electronic module according to claim 11, further comprising a resistor positioned between the ramp and the second end, wherein the part of the second air flow part passes through an opening defined by the ramp and enters into contact with the resistor before egressing from the second end.

An electronic module according to claim 1, further comprising a control panel positioned between the capacitors and the chassis, in which the control panel is positioned such that when airflow enters the chassis through the In the first end, a second part of the airflow contacts the control panel before exiting from the second end.

15. System, comprising a fan; and an electronic module, wherein the electronic module comprises: a chassis having a first end and a second end opposite the first end; a plurality of capacitors positioned within the chassis, wherein at least one of the capacitors is near the first end; a plurality of buses positioned inside the chassis near the second end; and a heatsink positioned between the capacitors and the busbars, in which the capacitors, the heatsink and the busbars are positioned such that when the fan generates an airflow, a portion of the airflow sequentially comes into contact. with the capacitors, the heatsink, and the buses.

The system of claim 15, further comprising a switching device positioned between the heatsink and chassis, in which the switching device is positioned such that the air flow portion also contacts the heat exchanger. switching device before contacting the busbars.

The system of claim 15, further comprising a pin connector connected to one of the buses, wherein the pin connector is positioned such that the air flow portion also enters contact the pin plug connector before exiting from the second end.

The system of claim 15, wherein the electronic module further comprises: a capacitor tray positioned between the capacitors and the chassis; and a ramp positioned between the capacitors and the second end, in which the capacitor tray and the ramp are positioned such that when the ventilator generates air flow, a second part of the air flow successively contacts capacitor tray and ramp.

The system of claim 18, wherein the electronic module further comprises a control panel positioned between the capacitor tray and the chassis, wherein the control panel is positioned such that the second part of the airflow also contacts the control panel before contacting the ram.

The system of claim 18, wherein the electronic module further comprises a resistor positioned between the ram and the second end, wherein the resistor is positioned such that a part of the second air flow part passes through. through an opening defined by the ramp and contacts the resistor before exiting from the second end.